(57)【要約】【課題】  接着剤を使用することなく木材同士を接合し間伐材等の有効活用を図る。【解決手段】  スギ材の集成材用ラミナ（Ｌ５０程度）から単板Ａ及び単板Ｂを木取りし、これらを２枚一組として幅方向にさね継ぎした後、上継ぎ方向と直交する方向、すなわち上下方向から圧密加工を施す。圧密には密閉枠内における圧搾空気噴射型のホットプレスを用い。初期厚さ２７ｍｍの板を厚さ１５ｍｍまで圧密（圧密度４４％）した。圧密においては熱盤温度を１８０℃とし、加圧速度１．０ｍｍ／ｍｉｎで圧締を行ない、所定厚さに達した後、７８０秒保持した。このとき、圧搾空気（圧力：１Ｍａ）を密閉枠中に噴射した。その後、加圧した状態で熱盤の急速冷却を行ない、常温になるまで冷却して接合材を得る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
木材の端部同士をさね継ぎした状態で接合した後、接合方向に直交する方向から圧密することを特徴とする幅ハギ板の製造方法。
【請求項２】
木材の端部同士をフィンガー継ぎした状態で接合した後、接合方向に直交する方向から圧密することを特徴とする幅ハギ板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木材の端材等を集成して大判の面材を得るために用いられる幅ハギ板の製造方法に関し、特に圧密処理のみにより木材を接合する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
短尺あるいは幅狭な板材を集成して大判の面材を得ようとする場合、板材同士を幅方向あるいは長さ方向に接合する必要がある。この場合、接合強度を高めるために接着剤や金属製の接合具を用いて接合する方法が一般的である。しかしながら、接着剤や金具の使用は、解体時の作業性を著しく低減させるばかりでなく、とくに接着剤の使用はＶＯＣ等による住環境の悪化を招くおそれがある。そこで、接着剤を使用することなく間伐材を相互に集成する方法等が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特許第２７７４０８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明もまた、接着剤や金属製の接合具を用いることなく木材同士を接合する方法を提案するが、その中でも、スギ材の変形性に富み、粘り強いという特徴を活かして、接着剤を使用せずに圧密処理により木材を接合する方法を提供するものであり、とくに面積の広い板を得るための幅ハギ加工方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明では、木材の端部同士をさね継ぎした状態で接合した後、接合方向に直交する方向から圧密することを第１の特徴とする。また、木材の端部同士をフィンガー継ぎした状態で接合した後、接合方向に直交する方向から圧密することを第２の特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明では、接着剤を使用することなく木材同士の接合ができるので、製造工場における排水、排気等による地域環境の汚染、接合板の使用中におけるＶＯＣ放出による健康阻害、使用後のリサイクルあるいは最終処理（焼却）における廃棄物処理上の障害を低減することができる。また、短尺材、小径木の利用が可能であるため、間伐材等の有効活用を図ることができる。
【０００７】
本発明に係る幅ハギ材の材料として使用できる樹種としては、針葉樹、広葉樹等、特に種類を限定しないが、その中でも、とくに密度が低く材質が柔らかいスギ材が圧締時における変形性に富み、材料同士のめり込みによる高い接合性が得られるという点から好適である。
【０００８】
一般的な圧密固定化においては、木材を変形しやすくするために、木材を飽水状態にしたり、蒸煮処理を施したりするが、高含水率材では水分を蒸発させるために多くのエネルギーを要し、また、製品が黒く変色するおそれがあることから、本製造方法では、気乾状態、すなわち、含水率１５％〜２５％の木材を使用する。
【０００９】
本発明は、接合しようとする木材の圧縮変形による相互のめり込みを利用して、接着剤等を使用せずに木材同士を接合する方法である。板の繊維と直角方向の接合（幅ハギ）では、端面にさね加工を施し、厚さ方向に圧密する方法、板の繊維方向の接合（縦継ぎ）では、フィンガー加工し組み合せた部分を圧密する方法がある。幅ハギでは雄さねを雌さねで挟み込んだ状態で圧密固定することにより、また、縦継ぎでは、板面にフィンガーの形状が現れる垂直フィンガーと、木端面にフィンガーの形状が現れる水平フィンガーの２種類の方法がある。さね継ぎと水平フィンガーは部材同士を挟み込む形で圧縮することにより、また垂直フィンガーは木材を圧縮したときの大きな横変形により部材同士を密着あるいはめり込ませることにより接合するものである。圧密は、部材の組み合わせ後に、高温高圧で板の全面を圧締することにより行ない、その後、圧締状態のまま常温まで冷却する。圧密の加熱温度温度は、リグニンの軟化点である１３０℃以上であれば良いが、木材同士のみによる良好な接合状態を得るために１８０℃程度の温度が必要である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態を図面に示す実施例に基づいて説明する。
図１は本発明に係る圧密を用いた幅ハギ板の製造方法の一実施例を示す説明図、図２は圧密接合部の引張強さに及ぼすさね長さの影響を示すグラフ、図３は圧密接合部の引張強さに及ぼすさね厚さの影響を示すグラフ、図４は本発明に係る圧密を用いた幅ハギ板の製造方法の他の実施例を示す説明図、図５はフィンガー木型の要部拡大図、図６は垂直フィンガー継ぎを示す斜視図、図７は水平フィンガー継ぎを示す斜視図、図８はフィンガー長さが曲げ強さに及ぼす影響を示すグラフ、図９はフィンガー長さが曲げヤング係数に及ぼす影響を示すグラフ、図１０は圧密度が曲げ強さに及ぼす影響を示すグラフ、図１１は圧密度が曲げヤング係数に及ぼす影響を示すグラフである。
【実施例１】
【００１１】
図１に示すように、先ず、スギ材の集成材用ラミナ（Ｌ５０程度）から幅１５０ｍｍ、厚さ２７ｍｍ、長さ３００ｍｍの単板Ａ及び単板Ｂを木取りし、これらを２枚一組として幅方向にさね継ぎした後、上継ぎ方向と直交する方向、すなわち上下方向から圧密加工を施した。さねの長さについては１０ｍｍ、２０ｍｍ及び３０ｍｍの３種、さねの厚さについては３ｍｍ、９ｍｍ、１５ｍｍ及び２１ｍｍの４類の形状で接合体を作製した。
【００１２】
圧密には密閉枠内における圧搾空気噴射型のホットプレス（山本鉄工所製：ＴＡ−２００−１Ｗ−ＡＲ）を用いた。一部の試験体を除いて、初期厚さ２７ｍｍの板を厚さ１５ｍｍまで圧密（圧密度４４％）した。圧密においては熱盤温度を１８０℃とし、加圧速度１．０ｍｍ／ｍｉｎで圧締を行ない、所定厚さに達した後、７８０秒保持した。このとき、圧搾空気（圧力：１Ｍａ）を密閉枠中に噴射した。その後、加圧した状態で熱盤の急速冷却を行ない、接合体を常温になるまで冷却した。
【００１３】
得られ試験体を用いて引張試験及び曲げ試験を行なった。結果を図２及び図３のグラフに示す。
引張試験：
試験体の幅の中央で両端から２０ｍｍの位置に直径１２ｍｍの穴を開け、そこへ挿入した直径１０ｍｍのピンを介して試験体に引張力（荷重速度：１ｍｍ／ｍｉｎ）を付与した。この場合、試験体の繊維直角方向に牽引することになるため、試験体両端の上下面にホワイトウッド材をエポキシ樹脂により接着し、ピンを挿入する穴の周囲を補強した。
【００１４】
その結果、図２のグラフに示すように、さね長さが長くなるに伴い引張り強さは減少することが分かった。また図３のグラフに示すように、雄さねの厚さが増すほど引張り強さは増大することが分かった。    
【００１５】
曲げ試験：
曲げ試験は、中央集中荷重方式３点曲げにより行なった。スパンは２１０ｍｍとし、スパン中央に接合部が位置するようにした。荷重速度は５ｍｍ／ｍｉｎとした。さね長さが曲げ性能に及ぼす影響については、さね長さが長くなるに伴い曲げ強さ及び曲げヤング係数ともに増大する傾向を示したものの、増加程度はそれほど大きなものではなかった。曲げ強さは、比較のために行なった同寸法、未圧密材の繊維直角方向の曲げ強さの１／４〜１／３程度であったのに対し、曲げヤング係数は、さね長さ２０ｍｍ及び３０ｍｍで未圧密材のほぼ２倍の値を示した。また、さね厚さの及ぼす影響については、引張試験の場合と同様に、雄さねの厚さが増すほど、曲げ強さ、曲げヤング係数ともに増大することが分かった。また、圧密度が増加するに伴い曲げ強さ、曲げヤング係数ともに増大することが分かった。
【実施例２】
【００１６】
図４に示すように、先ず、スギ材の集成材用ラミナ（Ｌ５０程度）から幅１５０ｍｍ、厚さ２７ｍｍ、長さ３００ｍｍの単板Ａ及び単板Ｂを木取りし、これらを２枚一組として長さ方向にフィンガー継ぎした後、継ぎ方向と直交する方向、すなわち上下方向から圧密加工を施した。フィンガーの形状及び寸法を図５に示す。フィンガーの山から谷までの距離をフィンガー長さとし、９ｍｍ、１２ｍｍ及び２５ｍｍの３種の形状に設定した。また、フィンガーの種類の違いとしては、板面にフィンガー形状が現れる垂直フィンガー（図６参照）と、木端面にフィンガー形状が現れる水平フィンガー（図７参照）の２種類を作製した。尚、フィンガー接合では一般的に接着剤を使用するが、本実施例では、接着剤を用いず、フィンガーコンポーザーによる圧締のみとした。このときの圧締力は、板材の横断面積に基づき１０Ｎ／ｍｍ２となるように設定した。
【００１７】
圧密には密閉枠内における圧搾空気噴射型のホットプレス（山本鉄工所製：ＴＡ−２００−１Ｗ−ＡＲ）を用いた。一部の試験体を除いて、初期厚さ２７ｍｍの板を厚さ１５ｍｍまで圧密（圧密度４４％）した。圧密においては熱盤温度を１８０℃とし、加圧速度１．０ｍｍ／ｍｉｎで圧締を行ない、所定厚さに達した後、７８０秒保持した。このとき、圧搾空気（圧力：１Ｍａ）を密閉枠中に噴射した。その後、加圧した状態で熱盤の急速冷却を行ない、試験体を常温になるまで冷却した。
【００１８】
得られ試験体を用いて曲げ試験を行なった。結果を図８及び図９のグラフに示す。
曲げ試験：
曲げ試験は、圧密を施した後、長さ３００ｍｍ、幅４０ｍｍに各試験体を加工し、中央集中荷重方式３点曲げにより行なった。スパンは２１０ｍｍとし、スパン中央に接合部が位置するようにした。荷重速度は５ｍｍ／ｍｉｎとした。尚、比較のために、フィンガー部を有しない同寸法（厚さ１５ｍｍ）の板材及び圧密を施した板材についても曲げ試験を行なった。
【００１９】
フィンガーの長さが曲げ性能に及ぼす影響については、フィンガーの長さが長くなるに伴い曲げ強さ及び曲げヤング係数ともに増大する傾向を示した。また、曲げ強さについては水平フィンガーの方が垂直フィンガーに比べて若干大きな値であった。すなわち、水平フィンガーの方が垂直フィンガーよりも若干大きな曲げ強度を示した。同寸法の圧密無し、フィンガー接合無しの試験体の曲げ強さと比較すると、フィンガー長さ２５ｍｍの場合、垂直フィンガーで３０％程度、水平フィンガーで４０％程度の値であった。また、フィンガーが長くなるに伴い曲げヤング係数は増加する傾向を示した。とくに水平フィンガーの場合、フィンガー長さ１２ｍｍ及び２５ｍｍにおいて、圧縮有り、フィンガー接合無しの試験体とほぼ同等のＭＯＥを示し、挟み込むように押し潰される方が接合性能を高めることにおいて効果的であることが分かった。また、垂直フィンガーの場合は、曲げ試験における初期の段階から試験体の荷重点引張側でのフィンガーのズレが観察されており、このように板材の厚さ方向の圧縮に伴う横変形で部材同士を圧着させる方法では高い剛性は得られないことが分かった。
【００２０】
ここで、圧密度が曲げ強さ及びヤング係数に及ぼす影響を図１０及び図１１のグラフに示す。
グラフから分かるように、圧密度が増加するに伴い曲げ強さ及び、曲げヤング係数ともに増大する傾向にあることから、ある程度圧密しないと効果が現れないものと考えられる。また、圧密度４４％のときの曲げ強さは、比較のために行なった同寸法の圧密無し、フィンガー接合無しの試験体に比べて３２％程度であったのに対し、曲げヤング係数では９０％程度であり、とくに曲げヤング係数に対して圧密度の影響が強いことが確認された。また、前述の水平フィンガーの結果から、垂直フィンガーに比べて水平フィンガーの方が効果が高く、表面近傍の圧密の影響がより大きいと考えられることから、水平フィンガーの場合においては、垂直フィンガーに比べて低い圧密度でも十分な効果が得られることが分かった。
【００２１】
尚、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の応用が可能である。例えば上記実施例では、２枚の単板によりトレイを成形しているが、３枚以上複数の単板を積層して成形するものでも良い。また幅広な板状に裁断された単板を使用しているが、幅の狭い板材であっても図７に示すような、重ね合わせや欠き込み（矩形、三角形）により複数枚の板材同士を接合することも可能であり、この技法を用いて幅広の単板を得ることで、間伐材等の小径木も有効に利用できる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明によって得られる幅ハギ板は、壁板、フローリング等の長さ幅の大きな板材製品の製造が可能であり、また、圧密固定化処理を施すことにより、表面の硬度が高く、テーブル、机の天板としても利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る圧密を用いた幅ハギ板の製造方法の一実施例を示す説明図である。
【図２】圧密接合部の引張強さに及ぼすさね長さの影響を示すグラフである。
【図３】圧密接合部の引張強さに及ぼすさね厚さの影響を示すグラフである。
【図４】本発明に係る圧密を用いた幅ハギ板の製造方法の他の実施例を示す説明図である。
【図５】フィンガー木型の要部拡大図である。
【図６】垂直フィンガー継ぎを示す斜視図である。
【図７】水平フィンガー継ぎを示す斜視図である。
【図８】フィンガー長さが曲げ強さに及ぼす影響を示すグラフである。
【図９】フィンガー長さが曲げヤング係数に及ぼす影響を示すグラフである。
【図１０】圧密度が曲げ強さに及ぼす影響を示すグラフである。
【図１１】圧密度が曲げヤング係数に及ぼす影響を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２４】
Ａ    単板
Ｂ    単板
【図１】
2005088509.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005088509.tif 000009
【図８】
2005088509.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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